2020粵教版高中物理選修313.3探究安培力教案

1、學(xué)案2探究安培力學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向，會(huì)用公式 F=BIL計(jì)算安培力的大小.2.理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向.3.知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)以及勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn).4.知道磁通量的概念，會(huì)根據(jù)公式中=85計(jì)算磁通量.磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力.法國(guó)物理學(xué)家”擅宜先總結(jié)出磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力遵循的規(guī)律.一、安培力的方向通電直導(dǎo)線所受安培力的方向和磁場(chǎng)方向、電流方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來(lái)判斷:伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中讓磁感 線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么大拇指所指的方向就是通

2、電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向.二、安培力大小.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理學(xué)規(guī)定，當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直山！電導(dǎo)線所受安培力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示，則B= .(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是憑量，其方向?yàn)樵撎幍拇艌?chǎng)方向，單位是特斯拉，符號(hào)是 T. 勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的磁場(chǎng).距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)，通電螺線管內(nèi)中間部分的磁場(chǎng)均是勻強(qiáng)磁場(chǎng).安培力在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，電流所受安培力F=BJL.三、磁通量.磁感應(yīng)強(qiáng)度 B與面積S的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量,用 表示，則有 中=至 其 中S為平面垂直磁場(chǎng)方向的面積.磁通量

3、的單位是韋伯，符號(hào)是Wb,1 Wb= 1_T- m2.一、安培力的方向問(wèn)題設(shè)計(jì).在如圖1所示的實(shí)驗(yàn)中，上下交換磁極的位置，用以改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明安培力的方向與什么因素有關(guān)？圖1答案 力的方向改變 與磁場(chǎng)方向有關(guān).改變導(dǎo)線中電流的方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明安培力的方向與什么 因素有關(guān)？答案力的方向改變 與電流方向有關(guān)要點(diǎn)提煉.安培力的方向和磁場(chǎng)方向、電流方向之間的關(guān)系可以用左手定則判斷.不論磁場(chǎng)方向和電流方向是否垂直，安培力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直,又與電流方向垂直，即總垂直于磁場(chǎng)方向與電流方向所決定的平面.判斷電流、磁場(chǎng)方向用安培 （右手螺旋）定則

4、，確定通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向用左手 定則.二、安培力的大小要點(diǎn)提煉.對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式為B=，是反映磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，是由磁場(chǎng)自身決定的，與是否引入電流、引入的電流是否受力及受力大小無(wú)關(guān).（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是該處磁場(chǎng)的方向，而不是電流受力F的方向.公式B=成立的條件是電流I與磁場(chǎng)垂直.磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感線的關(guān)系：磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都與該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一 致，磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的磁場(chǎng).安培力大小的公式表述：（1）當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL.（2）當(dāng)B與I成0角時(shí)，F(xiàn)= BILsin 0 , 0是B

5、與I的夾角.（3）當(dāng)B與I平行時(shí)F= 0.當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度 L,等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度 （如圖2所示）; 相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端.延伸思考如圖3所示，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向的夾角為e時(shí)，如何計(jì)算導(dǎo)線受力的大小?圖3答案 將B分解到平行導(dǎo)線方向和垂直導(dǎo)線方向的分量，分別研究B的兩個(gè)分量對(duì)導(dǎo)線的作用，可得出F=ILBsin 0 .三、磁通量問(wèn)題設(shè)計(jì)在磁場(chǎng)中放一面積為 S的線框，怎樣放置才能使穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)最多？放置方式相同時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)是否相同？答案 垂直磁場(chǎng)方向放置不相同要點(diǎn)提煉.磁通量的定義式： 十=BS適用條件：磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)方向與

6、平面垂直.當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，穿過(guò)平面的磁通量可用平面在垂直于磁場(chǎng)B的方向的投影面積進(jìn)行計(jì)算，即 =BSl = BScos 0 （如圖4所示）.圖4一r、一 ，、一.磁感應(yīng)強(qiáng)度 B= -g-,又叫磁通心度.一、對(duì)安培力方向的判定)例1畫(huà)出圖5中通電導(dǎo)體棒ab所受的安培力的方向（圖中箭頭方向?yàn)榇鸥芯€的方向圖5解析 題目所給的圖是立體圖， 如果直接把a(bǔ)b 棒受到的安培力畫(huà)在立體圖上則較為抽象 為了直觀，一般畫(huà)成平面圖，題圖中的各個(gè)圖從外向內(nèi)看的正視平面圖如圖所示（ 此時(shí)導(dǎo)體棒ab是一個(gè)橫截面圖，Ox表示電流向里，。表示電流向外），題圖甲中，I與B決定的平面是與紙面垂直的豎直面， 安培力方向與

7、這個(gè)平面垂直， 由左手定則知， 安培力的方向?yàn)樗较蛴?；題圖乙中，I與B決定的平面是與水平方向成0角的垂直紙面的平面，安培力方向與這個(gè)平面垂直，指向右下方；題圖丙中， I 和 B 決定的平面是垂直斜面的平面，安培力方向與斜面平行，指向右上方甲乙丙答案見(jiàn)解析規(guī)律總結(jié) 1.判斷安培力的方向， 要先明確磁場(chǎng)的方向和電流的方向，用左手定則判斷，不要“習(xí)慣性”地錯(cuò)用右手. 實(shí)際上左手定則揭示了磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、安培力這三個(gè)物理量方向之間的關(guān)系，知道其中任意兩個(gè)方向，可以由安培定則判斷第三個(gè)方向.2.分析安培力方向時(shí)，左手定則和安培定則往往同時(shí)使用，要特別注意它們的不同：安培定則用來(lái)判斷電流的磁場(chǎng)方向，用

8、右手；左手定則用來(lái)判斷電流的受力方向，用左手.二、對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念及公式的理解例2 （單選）關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是（）A.由B= iL可知，B與F成正比，與IL成反比B.通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某點(diǎn)，該點(diǎn)就有磁感應(yīng)強(qiáng)度，如果將通電導(dǎo)線拿走，該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就變?yōu)榱鉉.通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力不為零的地方一定存在磁場(chǎng)，通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的地方一定不存在磁場(chǎng)（即B= 0）D.磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定解析 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B= （只是一個(gè)定義式，而不是決定式；磁感應(yīng)強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的，與放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān).故選 D.答案 D三、對(duì)安培力大小的計(jì)算例3 （單選）長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流I

9、的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向如圖 所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B,對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是（）解析 A圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上，故F= BILcos 0 , A正確；B圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F= BIL, B錯(cuò)誤；C圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故尸=BIL, C錯(cuò)誤；D圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F= BIL, D錯(cuò)誤.答案 A規(guī)律總結(jié)1.當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)安培力F= ILB ,如果磁場(chǎng)方向和電流方向不垂直，公式應(yīng)變?yōu)?F= ILBi, Bi是B在垂直于電流方向的分量.2如果通電導(dǎo)線是彎曲的，則要用其等效長(zhǎng)度代入公式計(jì)算3如果是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，原則上把通電導(dǎo)線分為很短的電流元，對(duì)電流元用安培力公式，然 后求矢量和四、對(duì)磁通量認(rèn)識(shí)及計(jì)算例4如圖6所示，框架面積為 S,框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，則穿 過(guò)平面的磁通量為 .若使木g架繞 OO轉(zhuǎn)過(guò)60角，則穿過(guò)框架平面的磁通量為;若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)90。角，則穿過(guò)框架平面的磁通量為位置轉(zhuǎn)過(guò)180。角，則穿過(guò)框架平面的磁通量的變化量是 圖6框架轉(zhuǎn)過(guò)90180角時(shí) 4一 1| = |( 一一 一 一 .1 一解析 初始位置 i=BG框架轉(zhuǎn)過(guò)60角時(shí) 2=B$ = BSCos 60 = -Bg角時(shí) 3= BSl= BSios 90 = 0;若規(guī)定